Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Чувашский государственный педагогический университет

им. И. Я. Яковлева»

ФАКУЛЬТЕТ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ И ДИЗАЙНА СРЕДЫ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине Промышленная экология

на тему «Обезвреживание твердых отходов: рекуперация, вторичная переработка, хранение и использование»

Работа выполнена студентом III курса

группы «1» заочной формы обучения

специальности Ресурсосбережение и охрана природной среды

Михайлова Рашида Владимировича

Научный руководитель ? Семенова Инесса

Чебоксары

2014

Отходы -- вещества (или смеси веществ), признанные непригодными для дальнейшего использования в рамках имеющихся технологий, или после бытового использования продукции.

Обезвреживание отходов

Некоторые отходы требуют обезвреживания перед размещением на свалках, полигонах или в отвалах. Так, отходы титанового производства, содержащие летучий и токсичный безводный хлорид алюминия, перед вывозом обрабатывают известью.

Мировая экономика давно не может обойтись без переработки природного сырья и создания многих необходимых человеку вещей. Но реалии жизни таковы, что большая часть промышленных предприятий кроме непосредственной продукции производит отходы. И промышленные отходы становятся все большей проблемой в современном мире. Хорошо когда отходы химической и нефтеперерабатывающей промышленности улавливаются и обезвреживаются. И очень страшно, когда такого не происходит. Когда газообразные выбросы создают ядовитые облака и выпадают кислотными дождями, когда жидкие отходы сбрасывают в обход очистных сооружений, когда твердые отходы делают из живой земли ядовитые пустыни.

Поэтому разрабатываются различные способы, с помощью которых проводится обезвреживание отходов.

Под обезвреживанием отходов понимают обработку отходов, в том числе сжигание и обеззараживание отходов на специализированных установках, в целях предотвращения вредного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую среду (ст. 1 Федерального закона от 24.06.1998 N 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления»).

Организация современной системы обращения с отходами производства и потребления является одной из важнейших проблем, встающих перед современным постиндустриальным обществом.

Наиболее опасные для жизни людей и окружающей среды отходы образуются в химической, металлургической и нефтеперерабатывающей отраслях. На большом количестве предприятий химической, нефтехимической и металлургической отраслей промышленности до сих пор применяются химически активные яды и реактивы, такие как цианиды, роданиды, мышьяковистые соединения и прочие.

В мировой практике существует ряд способов обезвреживания и переработки твердых бытовых и промышленных отходов. В настоящее время наибольшее широко используются термические, физико-химические, химические и другие способы.

Самый древний и наиболее широко распространенный способ уничтожения отходов - это сжигание, или так называемый термический метод обезвреживания. Кроме сжигания, в качестве термических методов используется газификация и пиролиз. Все три метода основаны на высокотемпературном окислении. В настоящее время высокотемпературное окисление может проводиться при различных условиях. Различаются они обустройством печей и, соответственно, условиями процесса, а также веществами, образующимися на конечной стадии.

Этот метод помимо снижения объема и массы твердых отходов примерно в 3 раза и устранения некоторых неприятных свойств, таких как запах, выделение токсичных жидкостей, бактерий, позволяет получать дополнительные энергетические ресурсы, например, электроэнергию или централизованное отопление.

По данным специализированных фирм, осуществляющих в настоящее время даже малоперспективные технологии прямого сжигания твердых бытовых отходов, реализация термических методов при сжигании 1000 кг ТБО позволит получить тепловую энергию, эквивалентную сжиганию 250 кг мазута. Однако реальная экономия будет еще больше, поскольку не учитывают сам факт сохранения первичного сырья и затраты на добычу его, т.е. нефти и получения из нее мазута.

В настоящее время уровень сжигания бытовых отходов в отдельных странах различен. Так, из общих объемов бытового мусора доля сжигания колеблется в таких странах, как Австрия, Италия, Франция, Герамания от 20 до 40%; Бельгия, Швеция - 48-50%; Япония - 70%, Дания, Швейцария - 80%, Англия и США - 10%. В нашей стране сжиганию подвтвергаются пока лишь около 2% бытового мусора, а в Москве - около 10%.

Мусоросжигание обеспечивает минимальное содержание в шлаке и золе разложимых веществ, однако является источником выбросов в атмосферу.

Экологическое воздействие мусоросжигательных заводов (МСЗ) в основном связаны с загрязнением воздуха, в первую очередь - мелкодисперсной пылью, оксидами серы и азота, фуранами и диоксинами. Серьезные проблемы возникают также с захоронением золы от мусоросжигания, которая по весу составляет до 30% от исходного веса отходов и которая в силу физических и химических свойств не может быть захоронена на обычных полигонах ТБО. Для безопасного захоронения золы применяются специальные хранилища с контролем и очисткой стоков.

Надо отметить, что мусоросжигание - наиболее сложный, «высокотехнологичный» и дорогой вариант обращения с отходами.

Опыт эксплуатации МСЗ в Европейском союзе привел к заключению о том, что практика сжигания потока отходов является чрезвычайно опасной. В настоящее время в Европейском союзе строительства новых МСЗ запрещено, а существующие готовятся к закрытию.

Способ утилизации твердых бытовых отходов путем биотермического компостирования основан на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха при температуре порядка 60^оС. Биомасса ТБО в результате данных реакций в биотермической установке (барабане) превращается в компост.

Компостирование - это метод биологического разложения органических отходов с помощью микроорганизмов, таких как бактерии, грибы и актиномицеты. получать полезный побочный продукт и избегать захоронения отходов на полигонах.

Компостирование позволяет уменьшить объем отходов, управлять болезнетворными микроорганизмами, изменять физический состав твердых отходов и в то же самое время

Однако для реализации этой технологической схемы исходный мусор должен быть очищен от крупногабаритных предметов, а также металлов, стекла, керамики, пластмассы, резины.

Процесс компостирования может быть аэробным или анаэробным. Анаэробный процесс более сложный для осуществления, но позволяет получить потенциальное восстановление энергии от газа метана. Аэробный процесс, хотя является относительно простым, в промышленном масштабе требует энергии, чтобы обеспечить искусственное снабжение кислородом при вращении компоста и/или вентиляции.

После компостирования полученный мусор вновь очищается от черных и цветных металлов, доизмельчается и затем складируется для дальнейшего использования в качестве компоста в сельском хозяйстве или биотоплива в топливной энергетике.

Биотермическое компостирование обычно проводится на заводах по механической переработке твердых бытовых отходов и является частью технологической цепи этих заводов.

Однако современные технологии компостирования не дают возможности освободиться от солей тяжелых металлов, поэтому компост из ТБО фактически малопригоден для использования в сельском хозяйстве. Кроме того, большинство таких заводов убыточны. Поэтому предпринимаются разработки концепций получения синтетического газообразного и жидкого топлива для автотранспорта из продуктов компостирования, выделенных на мусороперерабатывающих заводах. Например, предполагается реализовывать получаемый компост в качестве полуфабриката для дальнейшей его переработки в газ.

Существует также группа химических методов обезвреживания отходов, которая представляет собой процессы на основе химических реакций преимущественно в жидкой или газообразной среде. В результате ионного обмена, окислительно-восстановительных процессов или реакций замещения исходные токсичные вещества преобразуются в другие соединения, более стабильные и менее токсичные. Кроме этого многие сложные соединения могут быть переведены в более простые и неопасные. Также для ограничения воздействия таких веществ используют метод иммобилизации с применением цемента, золы, гелеобразующих составов.

Для твердых отходов часто применяют физико-химические методы обезвреживания промышленных отходов. К загрязненным, насыщенным водой твердым отходам может прилагаться постоянный электрический ток. Под его воздействием происходит множество физических и химических процессов, в результате которых токсичные вещества расщепляются или переходят в безвредные формы. В некоторых случаях необходимо дополнительное внесение реагентов.

В другом методе, также при воздействии электрического тока происходит миграция веществ, растворенных в жидкости. Этот метод применяется для очистки грунта от загрязнений.

Рекуперация отходов - извлечение ценных веществ, участвующих в технологическом процессе и обычно попадающих в отходы, и возвращение их в исходном виде для повторного использования.

Итак, рекуперация отходов ресурсного цикла решает сразу две задачи: позволяет экономить природные ресурсы, в полной мере осуществляя задачу ресурсосбережения, и одновременно сохранять чистоту природных систем.

Для охраны почвы от загрязнений осуществляют рекуперацию отходов производства и потребления, которые могут быть использованы как сырье в других отраслях промышленности. Значительная часть отходов, собираемых в отвалах и накопителях и загрязняющих почву и грунтовые воды, может быть обезврежена и утилизирована, что улучшит технико-экономические показатели процессов.

В отличие от близкого по смыслу понятия регенерация, рекуперация отходов не предусматривает существенного изменения химического состава рекуперируемого вещества, предполагая в основном только фазовые переходы. Кроме того, в отличие от регенерируемого, рекуперируемый продукт может быть использован не только в том же производстве, но и в других.

Специалист подготавливается для производственно-технологической, организационно-управленческой, проектно-конструк-торской и исследовательской деятельности в области технологии очистки и рекуперации отходов промышленных производств и разработки экологически безопасных и ресурсосберегающих процессов.

Во втором издании книги авторы стремились представить материал, позволяющий освоить научные основы и инженерные методы рекуперации отходов и защиты окружающей среды на примере важнейших промышленных процессов. В соответствии с программой в учебник был внесен ряд изменений. Исключен раздел Пестициды и окружающая среда, раздел Защита атмосферы от промышленных загрязнений написан заново.

Деятельность специалиста по технологии рекуперации вторичных материалов промышленности (номер специальности 0836) протекает в области разработки технологии очистки и рекуперации отходов промышленных производств и разработки экологически безопасных и безотходных процессов.

Рассмотренные примеры использования промышленных отходов для улучшения малопродуктивных солонцовых почв далеко не исчерпывают всех возможностей повышения почвенного плодородия, которые дает целенаправленная рекуперация отходов производства. Анализ исследований, выполненных за последние десятилетия в области мелиоративного использования промышленных отходов, показывает, что все регионы нашей страны располагают достаточными ресурсами материалов, пригодных для коренного улучшения солонцовых и кислых почв.

Вторичная переработка Твердых бытовых отходов в России: пути решения

В настоящее время проблема твердых отходов занимает одно из главных мест в жизни каждого жителя мегаполиса. В то время как Запад в полной мере использует экологичные и экономически выгодные методы утилизации ТБО, Россия пока идет очень слабыми шагами в этом направлении. Есть, конечно, экспериментальные программы, энтузиасты занимаются новыми технологиями, инвестируют свои средства. Но власти придерживаются иных точек зрения. В то время как сжигание ТБО во многих странах Европы запрещено, (по причине того, что при сжигании происходит выделение диоксинов, фуранов, хлорированного дибензодиозона) в Москве собираются строить 6 мусоросжигающих заводов. При этом сжигание мусора - небезотходная технология, т.к. с каждой сожженной тонны отходов получается около250-300 кг токсичной золы, для захоронения которой требуется место. А строительство мусороперерабатывающего комплекса обходится дешевле, чем мусоросжигающего.

«Человечество не погибнет в атомном кошмаре - оно захлебнется в собственных отходах»

Нильс Бор

Статистика: мусор рекуперация отходы

Каждый год в России образуется около 7 млрд т твердых отходов, при этом на вторичную переработку идет всего лишь 2 млрд. Общее же количество отходов составляет 80 млрд. Сюда включены и токсичные отходы, например, одна аккумуляторная батарея загрязняет 20 кв.м земли. 90 % ТБО «хоронят» в земле, 10% - сжигают. Важнейшей задачей становится устранение ртутных загрязнений. Только Россия потребляет ежегодно до 400 т ртути, при этом свои потребности в ртути покрываются на 10 %, а 90% - за счет импорта. Имея до 500 тыс. т ртутьсодержащих отходов, можно решить полностью проблему импорта ртути.

Опыт западных стран

Америка: изобретатель Марк Шанцис предлагает для многоэтажных домов оригинальную идею раздельной утилизации мусора. У нижнего конца трубы мусоропровода ставится карусель с мусорными контейнерами, у каждой дверцы на этажах - панель управления, регулирующая контейнеры для разных типов отходов. С помощью пресса мусор уплотняется.

Франция: парижане каждый день производят 3 тыс. т отходов. В городских помойках 3 сектора: для стекла, бумаги, остального мусора. Мусорные баки и мусоровозы оборудованы считывающими устройствами, передающими информацию на центральный компьютер диспетчерской. Такими технологиями в Париже заняты коммерческие фирмы, например, Plastic Omnium, перерабатывающая 70% мусора столицы. Новые дома строят без мусоропроводов, объясняя это тем, что это гигиеничнее и мусор выкидывается в баки на улице.

Япония: мусор вывозят по расписанию. Например, сгорающие отходы - четные дни, стекло - вторник и т.д. Выбрасывается уже в отсортированном виде. Часть переработанных отходов идет на изготовление стройматериалов.

Германия: мусорные свалки используются в качестве источника электроэнергии. В Шверборне построена установка по переработке мусора, работающая на биогазе, получаемом в процессе разложения мусора. Используя 1/5 часть свалки, ежедневно создается 5700 куб.м газа, идущего на обогрев домов. Переработка ТБО приносит в федеральный бюджет страны значительную прибыль. Норвегия, Финляндия: 45-48 % отходов являются вторичными ресурсами, в то время как Россия перерабатывает пока только 3 % ТБО.

Ситуация в России

Ежегодно пропадает 1 млн т стали, 200 тыс. т алюминия, 4 тыс. т олова на 16 тыс. га земли, приспособленной под полигоны ТБО. Основная масса мусора попадает на несанкционированные свалки. На ликвидацию одной свалки уходит около 500 млн руб. Но позитивный опыт в направлении охраны среды обитания есть и у нас. Так, в Северо-Восточном округе Москвы создается проект мусороперерабатывающего комплекса. На начальном этапе он будет перерабатывать 400 т. ТБО, далее с ростом цен на отходы мощность должна увеличиться. Предполагаются меры по систематизации сбора макулатуры и металлолома. Центр «Эком» проводит общественные экологические экспертизы, ставя целью информирование населения о текущем состоянии окружающей среды ОС. В поселке Кучино (Московская область) было создано ООО «Заготовитель», перерабатывающее 1/10 всех мусорных отходов Москвы. Отходы подвергаются глубокой переработке, 40% доходов идут от продажи вторсырья. Находятся покупатели на сырье, например, рубероидная фабрика в Рязани закупает картон, бумагу, медная крошка из проводов продается в Швецию. Очень важно, что утилизируются отработанные батарейки, являющиеся источником химических загрязнений. В планы входит извлечение драгоценных металлов из выброшенных приборов. Крупнейший отечественный специалист в области мусоропереработки Лазарь Яковлевич Шубов считает, что решение властей о строительстве мусоросжигающих заводов - это неоправданный шаг, который уничтожит экологию города: «Строить мусоросжигательные заводы и направлять вместо свалок в мусоросжигательную печь массу твёрдых бытовых отходов - это преступление. Ведь при сжигании образуются огромные объёмы отходящих бескислородных газов. Если будут работать десять заводов, то речь идёт о 60 миллионах кубических метров бескислородного газа в сутки! Он более тяжелый, чем кислород, а значит будет находиться на уровне нашего дыхания. Жизнь человеку это не продлевает».

Основные методы переработки ТБО

Захоронение: одно из самых неудачных решений проблемы ликвидации ТБО.

Термические: чаще всего используется сжигание мусора. Был оптимален несколько десятилетий назад, когда не было столь больших объемов отходов и преобладающее большинство отходов не составляли полимерные материалы. Даже при высокоэффективной очистке с применением современного оборудования МСЗ выделяются высокотоксичные фураны и диоксины - химические соединения, включающие полихлорированные дибензоп-диоксины (ПХДД) и дибензофураны (ПХДФ). Образуются они при сжигании материалов на основе поливинилхлорида. Кроме диоксинов дымовые газы МСЗ содержат широкий спектр других соединений, концентрация и вред которых в десятки раз выше, чем газов от сжигания каменного угля.

Рециклинг (повторная переработка) -перспективный метод на сегодняшний день. Начинается с сортировки отходов.

Выводы:

Решение проблемы Твердых отходов в России

России следует перенять наиболее перспективный, лучший зарубежный опыт: рециклинг. Упростится работа с отходами, если заменять пластик, полиэтилен бумагой - это направление сейчас также развивают в Европе. В настоящее время в стране имеются все ресурсы для того, чтобы перейти к раздельному сбору и повторному использованию мусора. Для этого государству стоит активно стимулировать предпринимательство, использующее экологические технологии, доказывать экономическую выгодность подобных проектов, в т.ч. посредством налоговых льгот и штрафных санкций. Наряду с этим необходимо проводить широкую агитацию среди населения. При этом следует избежать весьма распространенного заблуждения, основанного только на идее выгоды решения вопроса ТБО. Самое главное в решении проблем окружающей среды - это осознание каждым своей ответственности за окружающую среду, что и надо ставить в качестве ключевого вопроса. И надо будет быть готовыми заплатить за чистоту, потому что на сегодняшний день это тоже товар.

Хранение отходов, наряду с утилизацией и рециклингом, является одним из методов по обеспечению охраны окружающей среды.

Хранят отходы в специально оборудованных изолированных хранилищах, каковыми могут являться полигоны для хранения отходов, шламохранилища, хвостохранилища и т.д.

Изолированные полигоны для хранения отходов, являются объектами по охране окружающей среды. Их предназначением является централизованный сбор, транспортировка, обезвреживание и захоронение не утилизируемых вредных, токсичных отходов. Хранимые отходы разделяются по физическому состоянию:

1. Твердые.

2. Пастообразные.

3. Жидкие.

Также стоит сказать, что хранимые вредные, токсичные отходы делятся на четыре класса опасности. К первому классу относятся чрезвычайно опасные отходы. Ко второму высокоопасные. К третьему умеренно опасные отходы. Ну, и четвертый класс - это малоопасные отходы.

Сбор отходов